談強夯法在海濱回填區地基處理中的應用

張 鵬

(中廣核工程有限公司，廣東深圳 518000)

0 引言

強夯法地基處理可以提高土層的均勻性，減少地基可能出現的差異沉降，加固效果顯著。現通過某核電站一期工程BOP區強夯處理的實例，淺談一下強夯法在濱海回填區地基處理中的應用。

1 工程概況和工程地質條件

1.1 工程概況

該工程1，2號機組以南BOP區位于+8 m平臺，廠房及其配套設施占地面積約6.9萬m2，擬建建筑物包括QS/QT廠房，AB/AO/AQ/EF廠房，AG/EL廠房，EN，UD，部分重件道路等建筑，本次地基處理區域位于現場+8 m平臺的回填區內，填土一般厚度6.0m～10.0m，最大厚度16m，電站保護區以內填土最大厚度12m。

1.2 工程地質條件

主要的BOP區建筑物布置在+8 m平臺。1，2號機組核島以南的BOP區(附屬建筑物)位于場地的填方區。填方區地層自上而下分別為:

①素填土:由粘性土混多量砂、少量巖屑及巖塊組成，一般厚度6.00 m ～10.00 m，最大厚度16.00 m。

②砂礫:以砂礫為主，一般厚度0.50 m～1.00 m。最大厚度2.10 m，僅分布于局部地段。

③粉質粘土:含少量有機質，無搖振反應，干強度中等，韌性中等。埋深5.50 m ～7.20 m，一般厚度0.50m ～1.00 m。極少數區域存在。

④全風化花崗巖:僅見于個別區域，厚度0.80 m～1.90 m。

1.3 地基處理方案

根據地質勘查結果，該工程1，2號機組以南BOP區原始地貌為濱海海臺及海灘，地形起伏較大，回填區主要由場平時期挖方產生的粘性土及山皮土回填形成，填土層厚度變化大，且回填前未清底，回填過程中雖進行初步碾壓，但是效果較差，填土承載力較低，力學性質較差，且極不均勻，不宜作為地基持力層。

經過多次認真討論、論證，采取以下原則性方案:本工程強夯面積根據BOP區內建筑物的荷重分為兩個區:Ⅰ區為AG/EL，UD等荷重較小的建筑物區域，面積約51 000 m2，夯擊影響深度自起夯面計不小于6 m;Ⅱ區為QS/QT，AB/AO/AQ/EF等荷重較大的建筑物區域，面積約18 000 m2，夯擊影響深度自起夯面計不小于9 m。

2 強夯施工的主要技術參數確定

為了保證施工質量，在設計院給出基本參數的前提下(見表1)，現場在大面積強夯前針對不同區域的處理要求進行了試夯工作。本工程強夯試驗區共有Ⅰ，Ⅱ兩個區，每個試驗區的面積初定為256 m2。通過試夯確定不同處理區的夯擊能、有效加固深度、最佳夯擊數、夯點間距、夯擊遍數、間歇時間等最終的強夯技術參數。

表1 設計基本技術參數表

2.1 夯擊能及有效加固深度的確定

6 000 kN·m夯擊能選擇330 kN的夯錘，夯錘底面為圓形，錘底直徑為2.5 m，落距為19 m;3 000 kN·m夯擊能選擇330 kN的夯錘，夯錘底面為圓形，錘底直徑為2.5m，落距為10m;1 500 kN·m夯擊能選擇160 kN的夯錘，夯錘底面為圓形，錘底直徑為2.5 m，落距為10 m。

試夯現場進行了試驗檢測，結合Menard公式確定強夯的有效加固深度:

其中，H為有效加固深度，m;M為夯錘重，kN;h為夯錘落距，m;α為地基土修正系數，m/kN，根據所處理地基土的性質而定，取值范圍為0.35～0.7，不同地質取不同數值，一般粘性土取0.5，砂性土取0.7，黃土取0.35～0.5。根據BOP現場回填區的土質特征，現場地基修正系數取0.5。

由試驗結果及以上公式得出:Ⅰ區的有效加固深度H=8.63，Ⅱ區有效加固深度H=12.39，均能達到設計要求的深度。

2.2 夯區加固范圍和夯點布置

考慮到核電廠房的重要性，現場施工過程中在規范要求的基礎上，特別要求施工單位將強夯的范圍擴大到建筑物邊線外5 m，以保證建筑物的整體穩定性。對于強夯夯點間距，現場根據理論及實踐經驗確認，Ⅰ區夯點間距為5 m，Ⅱ區夯點間距為7 m。并通過對當地強夯施工經驗的總結，現場第一遍夯點采用正方形布置，第二遍夯點插入第一遍點所布置的正方形中間，最后使整片夯區內的夯點呈梅花形布置，且相鄰三點能構成三角形形式，能夠對第一遍點夯所遺留的強夯空白區進行補夯(見圖1，圖2)。

2.3 夯擊間歇時間的確定

強夯理論認為，前后兩遍夯擊之間應有一定的時間間隔，土體內產生的超靜孔隙水壓力消散達80%以上，地基穩定后才可以進行下一步夯擊作業。通過試驗，4 d后土體內的孔隙水壓力即可消散80%以上，從而確定強夯間歇時間為4 d。現場試夯結束后，對兩塊試夯場地進行了試夯效果檢測，檢測結果合格。最終通過試夯確定強夯技術參數見表2。

圖1 Ⅰ區夯點布置示意圖

圖2 Ⅱ區夯點布置示意圖

表2 現場強夯技術參數表

3 強夯施工過程及控制要點

3.1 強夯施工過程

強夯的施工過程見圖3。

圖3 強夯施工流程

3.2 強夯過程控制的要點

1)在強夯過程中認真總結了大連地區的強夯施工經驗，針對當地的氣候及土質特征進行綜合考慮(其他地區可以根據實際情況參考)。在實施過程中嚴格執行JGJ 79-2002建筑地基處理技術規范中對強夯施工的技術要求。

2)設置好測量控制樁，以保證強夯過程中沉降量監控的準確性。

3)對場地進行測量放線、放點，放樣結果必須經過復核后，再進行施工。特別是對夯點的定位，如果前期建筑的基礎圖已經出版，應該結合建筑的基礎位置，布點時，確保一排夯點在建筑物基礎軸線上。

4)強夯前檢查夯錘重量和落距，確保單擊夯擊能符合設計要求。夯錘落距應經常校正，保證單擊夯擊能符合要求。

5)控制好停錘標準，如發現夯沉量過大起錘困難或夯坑周圍隆起，應立即停止施工，對問題地段進行技術處理，根據地質情況調整強夯參數，直至滿足技術要求。否則不但所在夯點的夯實效果達不到設計要求，同時會影響到周圍的夯點夯實效果，所以在施工過程中要進行嚴格控制。

6)夯錘氣孔應保持暢通，如遇堵塞，應隨時將塞土清除，否則易出現彈錘現象，造成現場錯誤判斷，且起不到對地基的有效加固作用。

7)做好現場排水工作，避免施工過程中夯坑內積水，一旦積水要及時排除，必要時換土再夯，避免“橡皮土”出現。

8)分區施工確定碾壓范圍時，應結合施工圖及廠區總平面圖進行，確信未有某單元部分基礎落空。

9)強夯施工完畢后，竣工作業面與設計高程之間的高差采用碎石土進行回填且壓實系數不得低于0.90。

4 強夯的檢測試驗

4.1 檢測方式

強夯施工結束兩周后對地基質量進行檢測。主要采用原位測試和室內土工試驗相結合的方法，重點明確強夯后地基土的有關物理力學指標，確定強夯有效影響深度，核實強夯地基設計參數。

1)采用密實度試驗(灌水法或灌砂法)查明強夯前后土(石)重度變化，對強夯前后的土(石)重度進行對比檢測，以確定處理后地基土的密實效果。2)采用靜力載荷試驗方法檢測地基處理后的地基承載力特征值，以滿足設計地基承載力要求。3)采用動力觸探試驗檢測地基處理深度。4)采用瑞利波檢測回填層的均勻程度。

4.2 檢測數量

根據總平面布置圖，每個建、構筑物地基的檢驗數量不小于3處，重要的建、構筑物相應增加檢測數量。檢驗深度不小于設計處理的深度。本工程Ⅰ區的ED，AG/EL，UD，EN三個建筑物每個設檢測點3個。Ⅱ區的QS/QT，AB/AO/AQ/BF兩個重要的建筑物設6個檢測點。其他區域每1 000 m2設2個檢測點，且1/3用于靜力載荷實驗，2/3用于動力觸探。

5 強夯效果分析

首先，強夯區的地基承載力得到顯著提高。強夯后，對基礎進行了靜載試驗。根據靜載檢測報告，經過加固處理后的靜載最大加壓量均加至設計要求承載力的兩倍，Ⅰ區達到300 kPa，Ⅱ區達到400 kPa，完全滿足了設計要求Ⅰ區150 kPa，Ⅱ區200 kPa。而且土體均未發生破壞，仍然有繼續加載的空間，但是由于已經達到終止試驗的條件，現場便在此加載級數上終止了試驗。

通過以上結果可以看出，經過強夯處理過的地基承載能力已經遠遠超過設計要求的Ⅰ區150 kPa，Ⅱ區200 kPa。所以筆者認為，在強夯的參數確定方面仍然有很大的提升空間，需要我們在今后的強夯施工中更加深入的探討研究，以求進一步優化強夯法處理地基的技術經濟合理性。

同時，報告中對強夯前后夯區土的濕密度、濕重度、干密度、干重度也進行了對比(見表3，表4)。

表3 強夯前各參數對比表

表4 強夯后各參數對比表

通過對比可以看出，經過強夯處理后夯區表層土的密度及重度較夯前都變大，說明經過強夯處理后土層變得比夯前更為密實。

其次降低工程造價，與其他地基處理方法相比，強夯法處理回填土不但施工方便而且較為經濟，能夠較快的為后續施工提供場地條件。

綜上所述，筆者認為在海濱回填地區采用強夯法進行地基處理是合理、經濟、有效的，建議該方法在處理海濱回填區地基工程建設中推廣應用。